Anti-klumpningsstrategi for nanopartikler

Nanopartikler er allestedsnærværende i industrielle anvendelser lige fra lægemiddellevering og biomedicinsk diagnostik til udvikling af hydrofobe overflader, smøremiddeladditiver og forbedrede olieudvindingsløsninger i oliefelter. For at sådanne nanopartikler skal være effektive, de skal forblive godt spredt i væsken, der omgiver dem. I en undersøgelse offentliggjort i EPJ B , Brasilianske fysikere identificerede de forhold, der fører til ustabilitet af nanopartikler og producerende aggregater. Dette sker, når den elektriske kraft på deres overflade ikke længere balancerer med summen af ​​de tiltrækkende eller frastødende kræfter mellem nanopartikler. Disse resultater blev for nylig offentliggjort af Lucas de Lara fra Center for Natur- og Humanvidenskaber, ved University Federal of ABC (UFABC) i Santo André, SP, Brasilien og kolleger.

Forfatterne undersøgte silica nanopartikler, der ikke reagerer med deres omgivelser i en opløsning indeholdende to typer salte, bordsalt og calciumchlorid. De satte derefter en ende til nanopartiklerne, en proces kaldet funktionalisering. Med slutninger, der er hydrofile eller hydrofobe, kan det hjælpe nanopartikler med at forblive spredt.

De varierede derefter temperaturen og saltkoncentrationen og overvågede iondispersionen i den salte opløsning. I nogle tilfælde, de observerede ophobning af ioner omkring nanopartikler, fører til dannelsen af ​​et elektrisk dobbeltlag omkring nanopartiklerne i ellers overordnede elektrisk neutrale nanopartikelsuspensioner.

De Lara og kolleger bestemte derefter den faktor, der påvirker stabiliteten af ​​sådanne nanopartikler i opløsninger. Deres simuleringer tyder på, at ustabiliteten af ​​funktionaliserede nanopartiklers dispersion i saltlage afhænger af flere faktorer forud for deres aggregering. De "skyldige" omfatter dannelsen af ​​et elektrisk dobbeltlag - observeret at være større for calciumchlorid end for bordsalt - og indsnævringen af ​​det dobbelte lag. Ud over, den betydelige variation i grænsefladespændingen efterfulgt af en stejl stigning i ionmobilitet bidrager også til ustabilitet. Gruppens resultater om overordnede neutrale nanopartikler er i tråd med tidligere arbejde med elektrisk ladede nanopartikler.